Принтер 3d в строительстве: Применение 3D печати в строительстве, как применяют 3D принтер для строительства

3D-печать в строительстве: технологии и применение

3D-печать является передовой технологией, позволяющей создавать сложные конструкции при помощи постепенного наращивания слоев материала. Если раньше предпринимались попытки изготовления отдельных элементов здания вне строительной площадки на промышленных предприятиях, то сегодня уже есть примеры успешной реализации объёмной печати непосредственно на месте. В данной статье мы расскажем о преимуществах и проблемах объёмной печати и насколько сегодня перспективно применение этого метода при строительстве различных объектов недвижимости.

Применение 3D-печати в строительстве

В строительстве технология объёмной печати реализуется следующим образом:

• Подготовка строительной площадки. На этом этапе тщательно подготавливается место для возведения будущего здания. Инженеры устанавливают специальные рельсы, по которым в дальнейшем будет перемещаться робот, отвечающий за создание строительных конструкций по заранее созданной компьютерной модели.
• Загрузка строительных материалов. На втором этапе в принтер загружаются материалы. Это могут быть геополимерные композиты, фиброволокно и бетонные смеси с различными добавками, способствующими быстрому формированию строительной конструкции. При подборе оптимального состава материалов обязательно учитывается устройство принтера и размеры его сопла.
• Создание объекта недвижимости. 3D-принтер с помощью сервопривода начинает выдавливать строительный состав на подготовленную поверхность. Благодаря этому очень быстро появляются конструкции и блоки нужной конфигурации. Места для размещения арочных, дверных и оконных проёмов могут пропускаться в соответствии с заранее составленной программой.

Для справки. Первые здания, созданные потехнологииобъёмной печати, появились в 2014 году. Уже через год американские ученые в Южной Калифорнии сумели создать оборудование, способное за сутки напечатать сооружение общей площадью 250 квадратных метров.

Объективные преимущества 3D-печати в строительстве

Технология объёмной печати в строительстве имеет несколько объективных преимуществ по сравнению с традиционными методами:

• Отсутствие большого количества отходов. Экологичность является одним из главных преимуществ 3D-печати, ведь перед многими странами очень остро строит проблема утилизации строительных отходов. По оценке независимых экспертов Transparency Market Research Group к 2025 объем строительного мусора может составить больше двух миллиардов тонн. Технология объёмной печати позволяет свести к минимуму его количество, так как строительная конструкция создается таким образом, чтобы полностью исключить перерасход материалов.
• Снижение потребления энергоресурсов. Используя данную технологию, можно существенно сократить расходы энергии на транспортировку и возведение различных объектов недвижимости. Кроме того, использование современных материалов, которые подбираются с учетом климатических и температурных условий, дает возможность уменьшить нагрузку для отопления или охлаждения здания в процессе его дальнейшей эксплуатации.
• Экономия времени и финансов. Новейшее оборудование для 3D-печати может работать круглосуточно и не требует привлечения большого количества работников. В результате этого не только повышается скорость проведения строительных работ, но и значительно сокращаются финансовые издержки.
• Создание зданий необычной формы. Классическая архитектура имеет целый ряд ограничений, обусловленных применением устаревших технологий создания строительных конструкций. По сути, практически каждый архитектор может использовать лишь определенное количество элементов, которые не позволяют воплотить в реальность слишком сложный и необычный дизайн. Технология объёмной печати снимает эту проблему, так как принтер можно запрограммировать практически на любую форму.
• Повышение уровня безопасности. К сожалению, строительная сфера сегодня продолжает оставаться одной из самых травмоопасных, даже не смотря на введение строгих правил безопасности. Применение современного оборудования для объёмной печати позволяет снизить количество производственных травм и смертельных случаев.

Главным недостатком объёмной печати зданий и сооружений можно назвать слишком жёсткие требования к качеству строительной смеси. Она должна обладать повышенной прочностью, пластичностью, а также сохранять определенную скорость застывания и набора прочности в температурно-влажностных условиях. Кроме того, пока не удается решить вопрос с армированием бетонных блоков, которые были отпечатаны на 3D-принтере. Ещё один очевидный минус – достаточно высокая стоимость оборудования: исследования показывают, что сегодня для того, чтобы полностью окупить хотя бы один принтер, требуется создать в среднем от пяти до десяти полноценных домов.

Перспективы использования 3D-печати в строительстве

Принимая во внимание все финансовые, временные и экологические аспекты, можно с уверенностью сказать, что объёмная печать имеет хорошие перспективы для реализации в гражданском и промышленном строительстве. Ведь эта технология дает возможность создавать в кратчайшие сроки очень сложные формы без дополнительных усилий и без каких-либо формальных ограничений. Новейшее оборудование может быстро печатать причудливо изогнутые стены так же легко, как и прямые. При этом строительство можно выполнять из сырья, полностью изготовленного из переработанных материалов. К примеру, совсем недавно итальянская компания WASP сумела напечатать жилой дом из натуральной грязи, которая в определенных пропорциях смешивалась с отходами местного производства риса, включая измельченную солому и рисовую шелуху.

Полезная информация. В 2020 году кризис с коронавирусом серьезно ударил по строительной отрасли. Но она сумела быстро адаптироваться к новым условиях. По мнению экспертов в области экономики, мировой рынок строительной 3D-печати должен вырасти с 350 миллионов долларов в 2022 году до 11 миллиардов долларов в 2027 году.

Удачные примеры реализации объёмной печати

Перечислим наиболее удачные проекты реализации объёмной печати:

• Офисное здание муниципалитета (Объединённые Арабские Эмираты). Этот проект был реализован в 2019 году компанией Apis Cor, которая специализируется на разработке и создании робототехники. Офис муниципалитета был построен при помощи новейшего принтера, находившегося непосредственно на строительной площадке. На сегодняшний день это самый большой объект недвижимости, построенный по методу объёмной печати.
• Офис будущего (Объединённые Арабские Эмираты). Несколько зданий, которые находятся на территории комплекса Emirates Towers, создавались не на строительной площадке. Все конструкции были изготовлены на огромном 3D-принтере в собственной мастерской китайской компании Winsun. На это ушло семнадцать дней. После этого они были собраны за двое суток. Еще несколько дней ушло на отделку внутреннего пространства офисных помещений.
• Комплекс жилых домов (Китайская Народная Республика). Эти здания тоже были созданы компанией Winsun. На первом этапе было разработан комплекс небольших домов. На втором этапе на 3D-принтере были быстро изготовлены все детали конструкции, которые затем собирались рабочими бригадами непосредственно на строительной площадке. Общая стоимость печати и постройки одного пятиэтажного здания обошлось всего в 161 тысячу долларов.
• Номер в отеле Lewis Grand Hotel (Филиппины). Проект дизайна гостиничного номера был разработан владельцем отеля Льюисом Якичем в тесном сотрудничестве со специалистом по 3D-печати Энтони Руденко. Совместными усилиями был создан современный принтер, который сумел напечатать всего за сто часов полноценный номер в гостинице Lewis Grand Hotel. В качестве материала был использован уникальный бетон, созданный на основе вулканического пепла.
• Двухэтажный особняк (Германия). Площадь этого дома составляет около 80 квадратных метров. Это сооружение появилось в результате сотрудничества специалистов немецкой строительной компании PERI GmbH и сотрудников архитектурно-дизайнерского бюро Mense-Korte. Особняк представляет собой уникальное сооружение с трехслойными полыми стенами, заполненными изоляционной массой. На печать одного квадратного метра стены с двойной обшивкой потребовалось всего лишь пять минут времени.
• Офисное здание (Австрия). Это офисная пристройка к существующему зданию STRABAG площадью 125 м2. На 3D-печать стен, выполненную совместно с экспертами PERI на 3D-принтере BOD2 от датского производителя COBOD, ушло всего 45 часов.

За последний год эксперты PERI в области строительной 3D-печати участвовали в работе еще и над такими проектами, как: трехэтажный жилой дом — самое большое напечатанное здание в Европе; 3D-печатный дом в Аризоне; и многоквартирный дом в Линдау, Германия.

Другие статьи

Инновации в строительной отрасли в 2023 году

Работа на высоте: правила и требования к работникам в 2023 году

Инженерно-технический работник (ИТР) в 2023: кто относится

3D моделирование в строительстве

Применение 3D-принтеров в архитектуре и строительстве | Архитектура и проектирование | Архитектурные конкурсы

3D-принтеры стали незаменимым инструментом во многих отраслях, и архитектура и строительство не стали исключением. Благодаря своим уникальным возможностям, 3D-принтеры нашли свое место в процессе проектирования, создания прототипов и даже в некоторых случаях в реализации готовых проектов. Давайте рассмотрим основные области применения 3D-принтеров в архитектуре и строительстве.

Создание макетов и прототипов зданий. Одной из главных областей применения 3D-принтеров в архитектуре является создание макетов и прототипов зданий. С их помощью архитекторы могут воплотить свои идеи в реальность и проверить их на практике до начала строительства. 3D-принтеры позволяют создавать детализированные и точные модели зданий, что помогает избежать ошибок и оптимизировать процесс проектирования.

Изготовление элементов декора и интерьера. Ещё одной областью применения 3D-принтеров в архитектуре является изготовление элементов декора и интерьера. 3D-принтеры позволяют создавать уникальные и индивидуальные детали, которые идеально сочетаются с общим стилем здания. С их помощью можно создавать такие элементы, как статуэтки, светильники, орнаменты и многое другое.

Производство форм и опалубки для строительных работ. 3D-принтеры также могут быть использованы для создания форм и опалубки для строительных работ. С их помощью можно создать сложные и нетипичные формы, которые впоследствии будут использованы при строительстве. Это позволяет ускорить процесс строительства, а также снизить его стоимость.

Печать элементов фасадов и конструкций. Еще одной интересной областью применения 3D-принтеров в архитектуре и строительстве является печать элементов фасадов и конструкций. С их помощью можно создавать сложные детали, которые скорее всего невозможно изготовить иными способами. Кроме того, 3D-принтеры позволяют создавать элементы с уникальными текстурами и орнаментами, что делает здания ещё более привлекательными.

Изготовление моделей ландшафта и участков. Кроме создания моделей зданий, 3D-принтеры могут быть использованы и для создания моделей ландшафта и участков. С их помощью можно воссоздать реалистичные модели ландшафтов, отражающие их особенности и преимущества. Это помогает лучше визуализировать готовый проект и сделать его более привлекательным для клиентов и инвесторов.

В заключение стоит отметить, что 3D-принтеры семимильными шагами врываются практически во все сферы деятельности человека и современные архитектура и строительство яркое тому подтверждение. Человечество находится на новом пороге технологичных открытий и 3D-печать – это не первый, но крайне серьезный шаг навстречу технологическому прогрессу.

Более того, ассортимент 3D-принтеров для архитектуры и строительства становится крайне широким и доступным не только корпоративным покупателям с миллионными бюджетами. Наглядный тому пример — ассортимент 3D-принтеров розничного интернет-магазина «Цветной Мир».

преимуществ 3D-печати в строительстве

• 1 сентября 2020 г.

Как одно из самых впечатляющих нововведений в современном мире, 3D-печать была впервые запатентована в 1983 году Чарльзом Халлом. С момента своего появления в качестве передового оборудования 3D-принтер претерпел множество усовершенствований и стал более доступным для широкой публики.

Теперь 3D-принтер используется любителями, малым бизнесом, творческими работниками, производителями, архитекторами и, что наиболее важно, подрядчиками для мгновенного создания разнообразных продуктов. Имея дизайн и подходящий материал, вы можете использовать 3D-принтер для изготовления игрушек, столовой посуды, музыкальных инструментов, произведений искусства и протезов. Эта технология также широко вошла в строительную отрасль и используется как для строительства домов, так и для коммерческих зданий.

В строительной отрасли 3D-печать открыла дополнительные возможности и инновации, чтобы сделать процесс строительства проще, быстрее и дешевле. Использование 3D-принтеров в строительстве имеет много преимуществ, и эта технология оказала большое влияние на отрасль. Все чаще кажется, что 3D-принтеры становятся столь же незаменимыми, как и любой другой важный инструмент в арсенале современной строительной компании.

Снижение затрат на поставку

С помощью 3D-печати менеджеры по строительству экономят деньги на рабочей силе, инструментах и ​​материалах. Им просто нужно ввести размеры и материалы в 3D-принтер, и с использованием спецификаций будет изготовлено индивидуальное изделие.

Без этой технологической инновации строители могли бы часами резать материалы до нужного размера, чтобы их можно было использовать на строительной площадке определенным образом. Рабочие могли потратить целый день на ручную модификацию материалов, чтобы они соответствовали нужным размерам и защищали целостность дома.

Важно, чтобы проекты были устойчивыми, и благодаря 3D-принтеру менеджеры по строительству также получают выгоду, экономя деньги на строительных материалах. Покупка материалов, которые предварительно вырезаны и изготовлены, является дорогим способом построить дом. Используя свои собственные материалы и 3D-принтер для создания компонентов, используемых в строительстве, менеджеры не платят сторонней стороне за изготовление этих элементов.

В тематическом исследовании напечатанного на 3D-принтере здания в Дубае было обнаружено, что график и сроки проекта были сокращены на 30% благодаря внедренным методам 3D-печати. Используя технологию 3D-печати, инвесторы сэкономили около 80% затрат на рабочую силу и материалы.

Устойчивое строительство

Одной из самых больших экологических проблем при новом строительстве является устойчивость и отходы, которые образуются на каждой стройплощадке. По оценкам Агентства по охране окружающей среды (EPA), в 2017 году строительная отрасль произвела около 569 миллионов тонн строительного и сносного мусора (C&D). Большая часть этого мусора не подлежала переработке и включала бетон, асфальт, сталь, кирпич, гипсокартон, штукатурку и дерево.

Большая часть материалов, выбрасываемых со строительных площадок, является отходами от калибровки предметов, которые слишком велики для использования. С точным 3D-принтером эти отходы избегаются, и создаются только те материалы, которые необходимы для работы. Это может быть благом для повышения устойчивости строительных проектов.

В том же тематическом исследовании, упомянутом выше, также сделан вывод о том, что у строительных менеджеров было на 30–60 % меньше отходов материалов в 3D-печатном проекте, чем в среднем здании того же размера. Если остался материал, его можно использовать для следующего проекта. Материалы также можно смешивать вместе с помощью 3D-принтера, что делает рабочую площадку еще более экологичной. Половина напечатанного на 3D-принтере здания в Дубае состоит из переработанного бетона с другой строительной площадки.

Поскольку помощь 3D-принтера требуется только для создания конкретных материалов, эта технология также позволяет экономить энергию. Материалы, используемые в 3D-принтере, легче традиционных строительных материалов, поэтому их транспортировка экономит энергию. Упрощая цепочку поставок, 3D-печать предлагает руководителям строительных компаний более устойчивый способ получения необходимых материалов.

Улучшенное планирование проекта

Прежде чем строительная бригада сможет начать работу над проектом, она должна убедиться, что заказчик утвердил проект. Процесс планирования проекта отнимает много времени, особенно если руководители проектов несут ответственность за тщательное создание модели или эскизного визуального представления готового проекта для клиента.

Создание этой модели вручную отнимает драгоценное время, которое можно было бы использовать для начала проекта. Для тех, кто только начинает работать генеральным подрядчиком или даже хочет начать новый строительный бизнес, технология 3D-печати может обеспечить конкурентное преимущество. С помощью 3D-принтера менеджер по строительству просто вводит размеры и детали визуализации проекта, и он автоматически воплощается в жизнь.

Создавая цифровую модель, руководитель строительства может быстрее показать клиенту визуализацию и внести необходимые изменения в модель в более короткие сроки. Это позволяет клиенту утвердить проект на месте, чтобы строительная бригада могла приступить к работе.

Инновационные конструкции

Традиционные строительные материалы и методы ограничивают способы создания зданий. 3D-принтер обладает множеством возможностей, позволяющих легко и недорого создавать различные формы и другие инновационные конструкции.

С помощью 3D-принтера профессиональные строители могут использовать уникальные материалы, которым можно придавать различные формы, например цилиндрические и круглые. В строительстве доказано, что самыми сильными фигурами являются круги, треугольники и другие уникальные фигуры, которые невозможно или слишком много времени построить с нуля.

Мало того, что эти формы предлагают творческий подход к дизайну наряду с долговечностью и прочностью, они также требуют меньше материала и экономят деньги менеджеров по строительству на их проектах. Материалы, которые 3D-принтеры используют для печати, обычно прочнее и прочнее, что делает их более привлекательными для клиентов.

Разработка новых материалов

Строители, которые используют 3D-печать для своих проектов, имеют доступ к новым строительным материалам. Эти принтеры производят изделия с использованием уникальных материалов, включая бетонные смеси, переработанный пластик или биопластик. В июле 2018 года наиболее распространенным материалом, используемым в 3D-принтерах, была полимолочная кислота (PLA), термопластичный полимер, полученный из возобновляемых ресурсов, таких как кукуруза.

Во многих случаях в 3D-принтерах используются переработанные или оставшиеся материалы, что способствует устойчивости. Поскольку эта технология является относительно новой для отрасли, воздействие этих материалов на окружающую среду еще предстоит проанализировать. Однако эксперты уже понимают эффективность и сокращение отходов, связанные с 3D-принтерами.

Будущее 3D-печати

Автоматический и точный процесс 3D-печати обеспечивает ряд преимуществ для строительной отрасли. Хотя кажется очевидным, что 3D-печать помогает сэкономить время, деньги и отходы на строительных площадках, существуют проблемы с реализацией этой стратегии на каждой строительной площадке.

Типы материалов, используемых в 3D-принтере, ограничены, поэтому строительные проекты, в которых используется дерево или сталь, не могут использовать эту технологию для всех процессов. Также пока нет строительных норм и правил для 3D-печати, что затрудняет руководителям строительных работ получение одобрения проектов через администрацию города и округа. Эти промышленные принтеры большие и дорогие. 3D-принтер для строительства может стоить от 20 000 до 100 000 долларов.

В строительной отрасли 3D-принтеры — это быстрый, недорогой и точный способ производства материалов для проекта. С ростом эффективности и возможностей этих машин 3D-принтеры могут стать более тесно связанными со строительными площадками в будущем.

Поделиться:

Опубликовано в статьях

Похожие сообщения

Преимущества и проблемы 3D-печати в строительстве

Технология 3D-печати наделала много шума за последнее десятилетие. Эта прорывная инновация изменила курс почти всех отраслей. От медицины до автомобилей, от образования до аэрокосмической отрасли — эта технология доказала свою эффективность. Но возможен ли такой скачок и для строительной отрасли? Давайте углубимся в преимущества и проблемы 3D-печати в строительной отрасли.

Но перед этим давайте разберемся, что означает технология 3D-печати.

3D-печать — это передовой производственный процесс, в котором программа CAD (автоматизированное проектирование и черчение) или BIM (информационное моделирование зданий) сообщает 3D-принтеру, что ему нужно, и принтер создает реальный трехмерный (3D) объект, накладывая материалы слой за слоем. Проще говоря, это все равно, что дать принтеру точную команду проектирования, и принтер будет использовать необходимые материалы для создания указанной модели.

Преимущества 3D-печати в строительстве

Более высокая скорость строительства

Самым большим преимуществом использования 3D-принтера в строительстве является скорость, с которой проекты могут быть выполнены. Мало того, что для возведения конструкций требуется гораздо меньше времени, но они также могут работать 24 на 7. В последние годы 3D-печать успешно строит дом с нуля за считанные дни. По некоторым данным, 3D-печать может сэкономить около 60% рабочего времени.

Малоотходное строительство

Строительная отрасль вносит основной вклад в глобальное образование отходов. Но с помощью 3D-печати это образование отходов может быть значительно снижено. 3D-принтер использует ресурсы с точностью, что сокращает любые потери.

Снижение опасности для здоровья и безопасности

Строительная отрасль обычно считается рискованным бизнесом. Особенно бетонные работы могут быть опасны для здоровья. Использование 3D-принтера для этих работ может свести к минимуму риски травм и смертельных исходов. Это одна из главных причин попробовать эту технологию в строительной отрасли.

Повышенная точность

С помощью 3D-печати строительные компании могут достичь высокого уровня точности при строительстве бетонных конструкций. В модели 3D-печати вместо заливки бетона в традиционные формы 3DCP (3D-печать бетона) заливает материалы слоями с использованием компьютеризированного процесса. Это повышает качество и точность структур.

Высокий уровень свободы проектирования

3D-печать позволяет архитекторам и дизайнерам создавать сложные проекты, которые в противном случае были бы трудоемкими и дорогостоящими. С помощью 3D-печати бетона можно легко получить любую форму. Это позволяет дизайнерам быть более творческими в строительном пространстве.

Индивидуальные конструкции

В традиционных методах строительства, использующих форму и резку, изготовление на заказ было очень трудоемким и трудоемким процессом. Кроме того, не было гарантии долговечности таких конструкций, созданных на экспериментальной основе. Но 3D-печать обеспечивает повышенную структурную целостность. Это также позволяет изменять некоторые детали в соответствии с определенными требованиями.

Проблемы 3D-печати

Стоимость

Стоимость — один из основных барьеров, препятствующих широкому использованию 3D-печати в строительстве. Высокая стоимость владения или аренды этого оборудования и доставки этих больших 3D-принтеров на рабочую площадку является серьезным препятствием. Кроме того, стоимость материалов и технического обслуживания является бременем, которое не многие строители готовы нести.

Навыки

Еще одной серьезной проблемой является нехватка квалифицированной рабочей силы в строительной отрасли. Чтобы работать с 3D-принтером, нужно научиться проектировать компьютерные модели, эксплуатировать оборудование и обслуживать его при необходимости. 3D-печать требует определенного набора навыков, что делает ее дорогостоящей и труднодоступной.

Дорогостоящие ошибки

В то время как 3D-печать сводит к минимуму вероятность человеческих ошибок. Это также может привести к дорогостоящим и быстрым ошибкам, если проекты не будут контролироваться экспертами.

Принятие

Одной из самых больших проблем при запуске новой технологии являются колебания при ее принятии. Согласились бы люди жить в доме, построенном с помощью технологии 3D-печати? Когда дело доходит до строительства, люди предпочитают придерживаться традиционных методов из-за распространенного заблуждения, что технологии делают строительство дешевле и слабее.